JP2009116960A - Optical pickup and optical information recording and reproduction device provided with the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は光学的情報記録媒体に情報信号を記録または再生する機能を持つ光ピックアップに係わる。 The present invention relates to an optical pickup having a function of recording or reproducing an information signal on an optical information recording medium.
従来のCD、DVDより大容量の光ディスクとして、近年、波長405nm帯域の青紫色レーザ光源を用い、データ保護層の厚さが約0.1mmのBD(Blu-ray Disc)、データ保護層の厚さが約0.6mmのHD DVD(High-Definition DVD)という規格の異なる大容量光ディスクが開発されている。 In recent years, a blue-violet laser light source having a wavelength of 405 nm is used as an optical disk having a larger capacity than conventional CDs and DVDs, and the data protection layer has a thickness of about 0.1 mm BD (Blu-ray Disc) and data protection layer. A large-capacity optical disk having a different standard called HD DVD (High-Definition DVD) having a length of about 0.6 mm has been developed.
現在のところBD、HD DVDの規格が統一される動きはなく、市場には両規格の大容量光ディスクが存在する状況にある。このような状況下ではBD、HD DVDの両規格に対応し、かつ従来のCD、DVDにも対応した4メディア互換光ピックアップ、さらにノートパソコン、省スペース化デスクトップパソコン等に搭載可能な薄型の4メディア対応光ピックアップが求められる。 At present, there is no movement to unify the standards of BD and HD DVD, and there is a situation where large capacity optical disks of both standards exist in the market. Under such circumstances, 4 media compatible optical pickups that are compatible with both BD and HD DVD standards and also compatible with conventional CDs and DVDs, as well as a thin 4 that can be mounted on laptop computers, space-saving desktop computers, etc. A media compatible optical pickup is required.
4メディア対応光ピックアップの例は特許文献1、特許文献2に記載されている。特許文献1では、「電気的に光の進行方向を切り換えるように設けられ、光ユニット側から入射される光を第1および第2の対物レンズのうち選択的に進める光路切換ユニットを備える」と記載されている。 Examples of the 4-media compatible optical pickup are described in Patent Document 1 and Patent Document 2. In Patent Document 1, “it includes an optical path switching unit that is provided so as to electrically switch the traveling direction of light and selectively advances light incident from the optical unit side out of the first and second objective lenses”. Are listed.
また、特許文献2では、「基板厚の異なるBDおよびHD DVDのいずれか一方用に設定された対物レンズと、液晶レンズを有するレンズアセンブリを備え、BDの記録/再生時には液晶レンズをONにして開口数0.85で光ビームを照射し、HD DVDの記録/再生時には液晶レンズをOFFにして開口数0.65で光ビームを照射するようにする」と記載されている。 Further, in Patent Document 2, “a lens assembly having an objective lens set for one of BD and HD DVD having different substrate thicknesses and a liquid crystal lens is provided, and the liquid crystal lens is turned on during BD recording / reproduction. The light beam is irradiated with a numerical aperture of 0.85, and the liquid crystal lens is turned off at the time of HD DVD recording / reproduction so that the light beam is irradiated with a numerical aperture of 0.65.
上記特許文献1では、BDとHD DVD光学系がほとんど共通光路を通るため、BDかHD DVDのいずれかの光学系の組立調整が終了した時点でもう一方の光学系の調整を実施できず、特性確保が難しい。また、上記特許文献2では、BD対物レンズと液晶レンズを共通のホルダに配置する構成であるため、高さ方向の寸法が大きくなりスリム型ドライブに搭載可能な薄型光ピックアップに対応することが難しい。 In the above Patent Document 1, since the BD and the HD DVD optical system almost pass through the common optical path, the adjustment of the other optical system cannot be performed when the assembly adjustment of the optical system of either the BD or the HD DVD is completed. It is difficult to secure characteristics. Further, in Patent Document 2, since the BD objective lens and the liquid crystal lens are arranged in a common holder, the height dimension becomes large, and it is difficult to cope with a thin optical pickup that can be mounted on a slim type drive. .
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、BD、HD DVD、DVD、CDの4メディアに対応可能な薄型光ピックアップとそれを搭載した光学的情報記録再生装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a thin optical pickup capable of supporting four media of BD, HD DVD, DVD, and CD and an optical information recording / reproducing apparatus equipped with the same. To do.
上記目的は、例えば、特許請求の範囲に記載の構成、手段により達成することができる。 The above object can be achieved by, for example, the configurations and means described in the claims.
本願において開示される発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば次のとおりである。 The following is a brief description of an outline of typical inventions disclosed in the present application.
すなわち、上記目的を達成するために、本発明の光ピックアップは、直線偏光の光ビームを出射するレーザ光源と、前記光ビームの偏光方向を変換する偏光方向変換素子と、前記偏光方向変換素子から出射した光ビームの偏光を分離する偏光分離光学素子と、前記偏光分離光学素子を透過した光ビームを前記情報記録媒体の情報記録面に集光させる第1の対物レンズと、前記偏光分離光学素子を反射した光ビームを反射させるプリズムと、前記プリズムから出射した光ビームを前記情報記録媒体の情報記録面に集光させる第2の対物レンズと、前記第1の対物レンズと前記第2の対物レンズを前記情報記録媒体の接線方向に並ぶように保持し、前記第1の対物レンズと前記第2の対物レンズを所定の方向に駆動させるための対物レンズ駆動ユニットと、2つの内部反射面を有し、前記2つの内部反射面が互いに略90度の角度をなすように設けられた光路変更光学素子とを備えた構成とし、前記偏光分離光学素子を透過し前記光路変更光学素子により光路を変更された第1の光ビームと、前記偏光分離光学素子を反射し前記プリズムで反射した第2の光ビームとを、前記情報記録媒体の接線方向に関して互いに異なる方向から通過させることが可能な空間を前記対物レンズ駆動ユニットに形成する。 That is, in order to achieve the above object, an optical pickup of the present invention includes a laser light source that emits a linearly polarized light beam, a polarization direction conversion element that converts the polarization direction of the light beam, and the polarization direction conversion element. A polarization separation optical element for separating the polarization of the emitted light beam, a first objective lens for condensing the light beam transmitted through the polarization separation optical element on the information recording surface of the information recording medium, and the polarization separation optical element A prism that reflects the light beam reflected from the prism, a second objective lens that focuses the light beam emitted from the prism on the information recording surface of the information recording medium, the first objective lens, and the second objective lens. An objective lens driving unit for holding the lens so as to be aligned in the tangential direction of the information recording medium and driving the first objective lens and the second objective lens in a predetermined direction. And an optical path changing optical element provided so as to form an angle of approximately 90 degrees with each other. The first light beam that has been transmitted and whose optical path has been changed by the optical path changing optical element and the second light beam that has been reflected by the polarization separation optical element and reflected by the prism are mutually connected with respect to the tangential direction of the information recording medium. Spaces that can be passed from different directions are formed in the objective lens driving unit.
本発明によれば、BD、HD DVD、DVD、CDの4種類の光学的情報記録媒体に対応した薄型光ピックアップとそれを搭載した光学的情報記録再生装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a thin optical pickup compatible with four types of optical information recording media of BD, HD DVD, DVD, and CD, and an optical information recording / reproducing apparatus equipped with the same.
以下、本発明のBD、HD DVD、DVD、CDの4種類の光学的情報記録媒体に対応した薄型光ピックアップおよび光学的情報記録再生装置の実施例について説明する。ただし、対応する媒体は上記4種類に限定されず、例えば、BD、DVD、CDあるいはBD、DVDであっても良い。 Embodiments of a thin optical pickup and an optical information recording / reproducing apparatus corresponding to four types of optical information recording media of BD, HD DVD, DVD, and CD according to the present invention will be described below. However, the corresponding media are not limited to the above four types, and may be, for example, BD, DVD, CD or BD, DVD.
本発明の光ピックアップの実施例1について、図1から図6を用いて説明する。 A first embodiment of the optical pickup of the present invention will be described with reference to FIGS.
初めに、図1、図3、図6を用いてBD光学系について説明する。図1、図2は本発明の光ピックアップをわかりやすく説明するため簡略化した図であり、(A)は上方から見た図を、(B)、(C)は側面から見た図を示す。図6は図1、図2で記載しなかった箇所を追加したBD光学系および光ピックアップの詳細について、(A)は上方から見た図を、(B)、(C)は側面から見た図を示す。 First, the BD optical system will be described with reference to FIGS. 1, 3, and 6. 1 and 2 are simplified views for easy understanding of the optical pickup according to the present invention. (A) is a view seen from above, and (B) and (C) are views seen from the side. . 6A and 6B show the details of the BD optical system and the optical pickup added with the portions not described in FIGS. 1 and 2, (A) as viewed from above, and (B) and (C) as viewed from the side. The figure is shown.
初めに、図1、図3、図6を用いてBD光学系について説明する。図1において、X方向は情報記録媒体(BD)の接線方向を、Y方向は情報記録媒体(BD)の半径方向を示す。なお、+Y方向が情報記録媒体(BD)の内周側、−Y方向が外周側に相当する。101は本実施例の光ピックアップの光学系部品、機構部品を搭載するピックアップケースを示す。
First, the BD optical system will be described with reference to FIGS. 1, 3, and 6. In FIG. 1, the X direction indicates the tangential direction of the information recording medium (BD), and the Y direction indicates the radial direction of the information recording medium (BD). The + Y direction corresponds to the inner peripheral side of the information recording medium (BD), and the −Y direction corresponds to the outer peripheral side.
第1のレーザ光源である青紫色レーザ光源102から波長λ1=405nm帯で偏光方向が大部分±Y方向の直線偏光(P偏光)の発散光ビームが出射し、偏光方向変換素子103に入射する。偏光方向変換素子103は、例えば、液晶を板ガラスで挟み込み透明電極を設けた液晶素子で構成され以下の2つの機能を持つ。
A divergent light beam of linearly polarized light (P-polarized light) whose polarization direction is mostly ± Y direction in the wavelength λ1 = 405 nm band is emitted from the blue-violet
(1)図示しない駆動回路から所定の制御電圧を印加した時は、入射光ビームの直線偏光の方向を±Y方向(P偏光)から±Y方向と直交する±Z方向(S偏光)に変換する。 (1) When a predetermined control voltage is applied from a drive circuit (not shown), the direction of linearly polarized light of the incident light beam is changed from ± Y direction (P-polarized light) to ± Z direction (S-polarized light) orthogonal to the ± Y direction. To do.
(2)図示しない駆動回路から制御電圧を印加しない時は、入射光ビームの直線偏光の方向を変えずにそのまま透過させる。 (2) When a control voltage is not applied from a drive circuit (not shown), the incident light beam is transmitted as it is without changing the direction of the linearly polarized light.
本実施例のBD光学系では偏光方向変換素子103に制御電圧を印加しない。そのため、±Y方向の直線偏光(P偏光)のまま偏光方向変換素子103から発散光ビームが出射し、偏光方向分離素子104に入射する。偏光方向分離素子104は、±Y方向の直線偏光(P偏光)の光ビームをほぼ全透過させ、±Y方向と直交する±Z方向(S偏光)の光ビームをほぼ全反射させる機能を持つ。
In the BD optical system of the present embodiment, no control voltage is applied to the polarization
偏光方向分離素子104をほぼ全透過した±Y方向の直線偏光(P偏光)の発散光ビームは、第1のコリメートレンズ106により平行光ビームに変換され、偏光性格子601に入射する(図6参照)。偏光性格子601は±Y方向の直線偏光(P偏光)の光ビームを回折することなく透過させ、±Z方向(S偏光)の光ビームを回折させ複数の光ビームに分岐する機能を持つ。平行光ビームは±Y方向の直線偏光(P偏光)であるため、回折することなく偏光性格子601を透過する。
The ± Y-direction linearly polarized (P-polarized) divergent light beam that has been almost completely transmitted through the polarization
次に凹レンズ602と凸レンズ603のペアで構成されたビームエキスパンダ素子により光束径が1.1〜1.5倍程度に拡大された平行光ビームに変換され、凸レンズ603から出射する。凸レンズ603の出射面には、後ほど説明する第1の対物レンズ113の色収差を打ち消すために回折溝(輪帯)が形成されている。
Next, the beam expander element formed by a pair of a
ビームエキスパンダ素子は、エキスパンダ駆動機構604により凹レンズ602を基準位置から光路105の左右方向に並進駆動させ、凸レンズ603からの出射光ビームを平行光から弱発散光あるいは弱収束光に変更する機能を持つ。このビームエキスパンダ素子により情報記録媒体(BD)のデータ保護層の厚み誤差で発生する球面収差がキャンセルされ、情報記録媒体(BD)の情報記録面における光スポットが最良状態に保たれる。ここでは、最良状態とは光スポット径が最小あるいは光スポットの波面収差が最小の状態を意味する。
The beam expander element has a function of translating the
なお、エキスパンダ駆動機構604として、例えば、ステッピングモータと、凹レンズ602の位置を検出する光学センサを用いた機構、あるいは圧電素子と、凹レンズ602の位置の検出するホール素子センサを用いた機構等を用いることが可能である。エキスパンダ駆動機構604は図示しないFPCと電気的に接続され、このFPCは図示しないエキスパンダ駆動回路と電気的に接続されている。エキスパンダ駆動機構604は、ピックアップケース101において最も外周側に配置されている。
As the
凸レンズ603から出射した平行光ビームは光路変更光学素子107に入射する。この光路変更光学素子107は台形状の一体プリズムで形成され、2つの内部反射面108、110を有し、それらが略直交するように形成されている。さらに、Y方向すなわち情報記録媒体(BD)の半径方向(Y方向)に配置されている。凸レンズ603から出射した平行光ビームは内部反射面108により光路105から光路109へと光路が90度曲げられる。さらに、内部反射面110により光路109が光路111へと光路が90度曲げられる。すなわち、光路変更光学素子107によって凸レンズ603から出射した平行光ビームは光路105から光路111へと光路が180度変更される。内部反射面110で反射された平行光ビームは1/4波長板605により円偏光に変換され、光路111の右方から左方へと進行し、対物レンズ駆動ユニット114内を通過する。
The parallel light beam emitted from the
ここで、図3を用い、対物レンズ駆動ユニット114周辺の構造について説明する。図3(A)は上方から見た図を、図3(B)はX1−X1断面図を示している。
Here, the structure around the objective
図3(A)において、後ほど説明する第1の対物レンズ113、第2の対物レンズ207はX方向、すなわち情報記録媒体の接線方向に並べて配置され、共通のホルダ301に搭載されている。対物レンズ駆動ユニット114を小型化するため、第1の対物レンズ113の中心と第2の対物レンズ207の中心のX方向の間隔はできるだけ小さく設定され、本実施例では約4mm程度に設定している。
3A, a first
ホルダ301には図示しないフォーカス駆動コイル、トラッキング駆動コイル、チルト駆動コイルが設けられている。ホルダ301は複数のサスペンション303(例えば、断面が直径0.05〜0.1mm程度の円形状の真直線ワイヤ)を介して基板304、サスペンションホルダ302と結合されている。サスペンション303は半田付けにより基板304に固定され、基板304は図示しないFPCと電気的に接続され、このFPCは図示しない対物レンズ駆動ユニット駆動回路と電気的に接続されている。
The
複数のマグネット305はホルダ301に対向して配置され、ヨーク306に固定されている。第1の対物レンズ113、第2の対物レンズ207は図示しないフォーカス駆動コイルに通電することにより図の±Z方向に並進駆動(フォーカス動作)する。また、図示しないトラッキング駆動コイルに通電することにより図の±Y方向に並進駆動(トラッキング動作)し、図示しないチルト駆動コイル通電することにより図のX軸回りに回転駆動(チルト動作)する。
The plurality of
図3(B)に示すように、サスペンションホルダ302、基板304、ヨーク306には、光路変更光学素子107の内部反射面110で反射された平行光ビーム309が図の−X方向、すなわち情報記録媒体の接線方向に通過可能な光ビーム通過空間310、311、312が設けられている。また、ヨーク306には後ほど説明する光ビーム通過空間308が設けられている。この構造によりホルダ301、複数のサスペンション303、複数のマグネット305の配置に影響を及ぼすことなく、対物レンズ駆動ユニット114の性能を確保することができる。また、このように、光ビーム通過空間310、311、312、308を設けたことにより、対物レンズ駆動ユニット114を平行光ビーム309の上方(+Z方向)に持上げて配置する必要がないので、光ピックアップの薄型化が可能になるという効果がある。
As shown in FIG. 3 (B), the
光ビーム通過空間310、311内を通過した平行光ビーム309は立上げミラー112により図の+Z方向に光路を曲げられ、第1の対物レンズ113に入射して集光され、情報記録媒体(BD)の情報記録面のトラックに光スポットが照射される。ここで、第1の対物レンズ113はBD専用対物レンズであり、開口数0.85のガラス製単レンズで形成されている。
The
情報記録面のトラックで反射した光ビームは第1の対物レンズ113を透過して平行光ビームとなり、立上げミラー112で反射されて光ビーム通過空間312、311、310内を図の+X方向に通過する。この平行光ビームは1/4波長板605により±Z方向の直線偏光(S偏光)に変換され、光路変更光学素子107に入射する。
The light beam reflected by the track on the information recording surface passes through the first
以後、図1および図6に戻り説明する。図1において、光路変更光学素子107に入射した平行光ビームの光路111は、内部反射面110、108により180度曲げられて光路105に変更され、右方から左方へ(−X方向)に進行する。その後、ビームエキスパンダ素子の凸レンズ603、凹レンズ602を透過し、光束径が縮小された平行光ビームが多分割偏光性格子601に入射する。平行光ビームは±Z方向の直線偏光(S偏光)なので、多分割偏光性格子601の格子面で±1次光に回折され、複数の光ビームに分岐される。なお、+1次光と−1次光の分光比は必要に応じて任意に設定される。
Hereinafter, description will be made with reference back to FIGS. In FIG. 1, the
さらに第1のコリメートレンズ106を透過して収束光となり、偏光方向分離素子104でほぼ100%反射されて光路116に光路変更され、BD用光検出器117に入射する。BD用光検出器117には複数に分岐された光ビームを受光するため、複数の光検出面が設けられている。複数の光検出面はフォーカス誤差信号検出面、トラッキング誤差信号検出面、情報信号(RF)検出面で構成され、フォーカス誤差信号検出面とトラッキング誤差信号検出面は別々に設けられている。
Further, the light passes through the
本実施例のBD光学系は1ビーム方式としており、サーボ信号の検出方式としてフォーカス誤差信号の検出にはダブルナイフエッジ法あるいはスポットサイズ法(SSD)を、トラッキング誤差信号の検出にはプッシュプル法、DPD法を用いることが可能である。なお、これらの検出方式は公知の技術であるため、ここでは説明を省略する。 The BD optical system of this embodiment is a one-beam system. As a servo signal detection system, a double knife edge method or spot size method (SSD) is used for detecting a focus error signal, and a push-pull method is used for detecting a tracking error signal. It is possible to use the DPD method. In addition, since these detection methods are well-known techniques, description is abbreviate | omitted here.
BDではL0層とL1層(層間隔約25μm)の情報記録面を持つ2層媒体が存在する。本実施例ではL0層を再生している時にL1層から反射した不要光、あるいはL1層を再生している時にL0層から反射した不要光がBD用光検出器117のトラッキング誤差信号検出面に入射することを防ぎ、トラッキング誤差信号が安定に検出できるように構成している。そのように偏光性格子601の格子分割形状、格子ピッチ、格子角度およびBD用光検出器117のトラッキング誤差信号検出面が設定されている。
In BD, there is a two-layer medium having an information recording surface of L0 layer and L1 layer (layer spacing of about 25 μm). In this embodiment, unnecessary light reflected from the L1 layer when the L0 layer is reproduced or unnecessary light reflected from the L0 layer when the L1 layer is reproduced is detected on the tracking error signal detection surface of the
また、本実施例のBD光学系は1ビーム方式であるが、図示しない情報記録媒体(BD)の回転中心と第1の対物レンズ113の中心を結ぶ軸線は、図1のY方向に対して平行ではなく傾きを持つ構成になっている。そのため、情報記録媒体(BD)の最内周(+Y方向)の方が最外周(−Y方向)よりも情報記録媒体(BD)上の情報記録面の光スポットとトラックの接線方向のなす角度が大きい。そのため、情報記録媒体(BD)の情報記録面のトラックでの反射時に回折されたプッシュプルパターン(0次光と±1次回折光が重なったパターン)は情報記録媒体(BD)の半径方向位置により多分割偏光性格子601の格子面上で光路105の軸回りに回転することになり、その回転角度は情報記録媒体(BD)の最内周の方が最外周よりも大きい。その結果、最内周と最外周において前記プッシュプル法により検出される信号振幅に大きな差が生じてしまう。つまり、情報記録媒体(BD)の半径方向位置によってトラッキング誤差信号の信号振幅が変動し、トラッキングサーボに悪影響を及ぼすことになる。
Further, although the BD optical system of the present embodiment is a one-beam system, the axis line connecting the rotation center of the information recording medium (BD) (not shown) and the center of the first
そこで、本実施例では前記プッシュプル法で検出される信号振幅を情報記録媒体(BD)の半径方向位置で平均化して変動を抑制するため、偏光性格子601の格子面を光路105の軸回りに約7度回転させて偏光性格子601を配置している。さらに、図示していないが青紫色レーザ102と偏光方向変換素子103の間に、例えば2面の円筒面で形成された円筒レンズ形状のビーム整形素子を配置することが可能である。この場合、BD光学系の光利用効率が向上するのでBDの記録倍速向上を図ることが可能となる。
Therefore, in this embodiment, the signal amplitude detected by the push-pull method is averaged at the radial position of the information recording medium (BD) to suppress fluctuations, so that the grating surface of the
次に、図2、図3、図6を用いてHD DVD光学系について説明する。図2は本発明をわかりやすく説明するため簡略化した図であり、(A)は上方から見た図を、(B)、(C)は側面から見た図を示す。図6は図2で記載しなかった箇所を追加したHD DVD光学系および光ピックアップの詳細について、(A)は上方から見た図を、(B)、(C)は側面から見た図を示す。 Next, the HD DVD optical system will be described with reference to FIG. 2, FIG. 3, and FIG. 2A and 2B are simplified views for easy understanding of the present invention. FIG. 2A is a view seen from above, and FIGS. 2B and 2C are views seen from the side. 6A and 6B show the details of the HD DVD optical system and the optical pickup to which a portion not described in FIG. 2 is added. FIG. 6A is a view seen from above, and FIGS. Show.
図2において、X方向は情報記録媒体(HD DVD)の接線方向を、Y方向は情報記録媒体(HD DVD)の半径方向を示す。なお、+Y方向が情報記録媒体(HD DVD)の内周側、−Y方向が外周側に相当する。 In FIG. 2, the X direction indicates the tangential direction of the information recording medium (HD DVD), and the Y direction indicates the radial direction of the information recording medium (HD DVD). The + Y direction corresponds to the inner circumference side of the information recording medium (HD DVD), and the −Y direction corresponds to the outer circumference side.
第1のレーザ光源である青紫色レーザ光源102から波長λ1=405nm帯で偏光方向が大部分±Y方向の直線偏光(P偏光)の発散光ビームが出射し、偏光方向変換素子103に入射する。本実施例のHD DVD光学系では偏光方向変換素子103に所定の制御電圧を印加し、偏光方向変換素子103に入射した発散光ビームの直線偏光方向を±Y方向と直交する±Z方向(S偏光)に変換して偏光方向変換素子103から出射させる。この出射発散光ビームは偏光方向分離素子104に入射するが、直線偏光方向が±Z方向(S偏光)になっているので、ほぼ全反射して光路が201に変更される。
A divergent light beam of linearly polarized light (P-polarized light) whose polarization direction is mostly ± Y direction in the wavelength λ1 = 405 nm band is emitted from the blue-violet
次にHD補助レンズ202を透過して発散状態が変更され(平行光に近づく)、HD回折格子611により1本のメイン光ビームと2本のサブ光ビームに分岐され、第2の3波長プリズム203でほぼ全反射され光路が204に変更される。ここで、3波長プリズムとは、HD DVD光、DVD光及びCD光の波長の異なるいずれの光にも対応したプリズムである。偏光方向分離素子104と第2の3波長プリズム203は図のY方向、すなわち情報記録媒体の半径方向に並べて配置され、偏光方向分離素子104は第2の3波長プリズム203よりも情報記録媒体の外周側(−Y方向)に配置されている。
Next, the divergence state is changed by passing through the HD auxiliary lens 202 (approaching the parallel light), and is branched into one main light beam and two sub light beams by the HD diffraction grating 611, and the second three-wavelength prism In 203, the light is totally reflected and the optical path is changed to 204. Here, the three-wavelength prism is a prism corresponding to any light having different wavelengths of HD DVD light, DVD light, and CD light. The polarization
次に発散光ビームは第2のコリメートレンズ205を透過して平行光ビームに変換される。第2のコリメートレンズ205から出射した平行光ビームは3波長液晶収差補正素子608に入射し、3波長1/4波長板609によって円偏光に変換され、光路204の左方から右方へ進行し対物レンズ駆動ユニット114内を通過する。ここで、3波長液晶収差補正素子とは、HD DVD光、DVD光、CD光のいずれの光にも対応した液晶収差補正素子である。また、3波長1/4波長板609は、HD DVD光、DVD光、CD光の互いに波長の異なるいずれの光に対しても1/4波長板として機能する素子である。
Next, the divergent light beam passes through the
図3(B)に示すように、対物レンズ駆動ユニット114のヨーク306には第2のコリメートレンズ205から出射した平行光ビーム307が図の+X方向、すなわち情報記録媒体の接線方向に通過可能な光ビーム通過空間308が設けられている。この光ビーム通過空間308内を通過した平行光ビーム307は3波長立上げミラー206により図の+Z方向に光路を曲げられ、第2の対物レンズ207に入射して集光され、情報記録媒体(HD DVD)の情報記録面のトラックに光スポットが照射される。ここで、3波長立上げミラー206はHD DVD光、DVD光、CD光の互いに波長の異なるいずれの光に対してもほぼ全反射する機能を持つ素子である。
As shown in FIG. 3B, the
第2の対物レンズ207はHD DVD、DVD、CD互換対物レンズであり、プラスチック製の単レンズで形成され、入射面には互換を実現するために回折溝が設けられている。HD DVDの場合、開口数は約0.65〜0.67に設定されている。本実施例では、HD DVD光学系の光学倍率(HD補助レンズ202と第2のコリメートレンズ205の合成焦点距離/第2の対物レンズ207のHD DVD焦点距離)を約7倍としている。
The second
ここで、本実施例では、第1の対物レンズ113(BD専用レンズ)と第2の対物レンズ207(HD DVD、DVD、CD互換対物レンズ)の2個の対物レンズをホルダ301に搭載しているが、第1の対物レンズ113に対して第2の対物レンズ207に相対的な取付角度誤差が発生する場合がある。そのため、第2の対物レンズ207において、情報記録媒体の半径方向と接線方向で情報記録媒体に対する角度が最適角度からずれる。この角度を最適角度に補正するため、第2のコリメートレンズ205と第2の対物レンズ207の間に3波長液晶収差補正素子608が設けられている。
Here, in this embodiment, two objective lenses, a first objective lens 113 (BD dedicated lens) and a second objective lens 207 (HD DVD, DVD, CD compatible objective lens) are mounted on the
情報記録媒体に対する半径方向と接線方向の角度誤差はコマ収差に相当するので、3波長液晶収差補正素子608は情報記録媒体の半径方向と接線方向の2方向で発生するコマ収差を補正する機能を持つ。HD DVD、DVD、CDのうち、HD DVDが最もトラックピッチ、マーク長が小さくかつ波長が短いため最も角度誤差に厳しく、波長λ1=405nmで最もよくコマ収差が補正されるように3波長液晶収差補正素子608の電極パターンが設定されている。なお、HD DVDに比べて補正量は異なるがDVD、CDに対しても半径方向と接線方向の2方向で発生するコマ収差が補正されるように3波長液晶収差補正素子608の電極パターンが設定されている。
Since the angular error between the radial direction and the tangential direction with respect to the information recording medium corresponds to coma aberration, the three-wavelength liquid crystal
また、HD DVDには2層の情報記録面を持つ2層媒体が存在するが、今後3層媒体の開発が予想される。3波長液晶収差補正素子608に図示しない球面収差補正光学素子を追加する、あるいは3波長液晶収差補正素子608のうち情報記録媒体の半径方向のコマ収差補正機能を削除(この場合、前記対物レンズ駆動ユニットのチルト動作の負担が少し増加するものの支障が出るレベルではない)し、球面収差補正光学素子を追加することによりHD DVDの情報記録面のトラックに照射された光スポットの球面収差が減少して光スポットの品質が向上する効果がある。その結果、2層媒体の層間隔誤差が規格よりも大きい媒体に対応する、あるいは3層媒体に対応することが可能となる。
In addition, although there are two-layer media having a two-layer information recording surface in HD DVD, development of three-layer media is expected in the future. A spherical aberration correction optical element (not shown) is added to the three-wavelength liquid crystal
情報記録面のトラックで反射した光ビームは第2の対物レンズ207を透過して平行光ビームとなり、3波長立上げミラー206で反射されて光ビーム通過空間307内を図の−X方向に通過する。
The light beam reflected by the track on the information recording surface passes through the second
以後、図2および図6に戻り説明する。この平行光ビームは3波長1/4波長板609により±Y方向の直線偏光(P偏光)に変換され、3波長液晶収差補正素子608を透過し、第2のコリメートレンズ205を透過して収束光ビームとなり、第2の3波長プリズム203に入射する。この収束光ビームは第2の3波長プリズム203、第1の3波長プリズム209を透過し、検出レンズ610を透過してHD DVD/DVD/CD光検出器210に集光されて入射する。検出レンズ610は所望の非点収差量を設定し、非点収差の方向を任意に回転させるとともに光検出器210上での集光スポットの大きさを決める機能を持つ。光検出器210には前記3本の光ビームを受光するため、光検出面が±Z方向(上下方向)に3つ並べて配置されている。光検出面は、田の字状に4つの領域に区分されている。本実施例のHD DVD光学系ではサーボ信号の検出方式としてフォーカス誤差信号の検出に非点収差法あるいは差動非点収差法を、トラッキング誤差信号の検出にDPP法、DPD法を用いることが可能である。なお、これらの検出方式は公知の技術であるためここでは説明を省略する。
Hereinafter, description will be made with reference back to FIGS. This parallel light beam is converted into ± Y-direction linearly polarized light (P-polarized light) by a three-wavelength quarter-
以下、本実施例による効果についてまとめて説明する。本実施例では青紫色レーザ光源の出射光ビームの偏光方向を変換する偏光方向変換素子、BD光路を180度変更するため一体型で2面の内部反射面を持つ光路変更光学素子を設け、BD光学系とHD DVD光学系でほとんど共通光路がなく、平行、直角な光路とした。さらに、対物レンズ駆動ユニットの性能に影響を及ぼさない構造部品にBD光、HD DVD光の両方の平行光ビームが通過可能な空間を設け、BD光を−X方向から、HD DVD光を+X方向から、すなわち、互いに反対方向である情報記録媒体の接線方向から両方の光ビームを別個の対物レンズに入射させるようにした。そのため、以下に示す効果が得られる。 Hereinafter, effects of the present embodiment will be described together. In this embodiment, a polarization direction conversion element for converting the polarization direction of the emitted light beam of the blue-violet laser light source, an optical path changing optical element having two internal reflection surfaces in order to change the BD optical path by 180 degrees, and BD are provided. The optical system and the HD DVD optical system have almost no common optical path, and are parallel and perpendicular optical paths. In addition, a space that allows both BD light and HD DVD light to pass through is provided in the structural parts that do not affect the performance of the objective lens drive unit, and BD light is directed from the -X direction and HD DVD light is directed to the + X direction. In other words, both light beams are incident on separate objective lenses from the tangential direction of the information recording medium, which are opposite to each other. Therefore, the following effects can be obtained.
(1)BD光学系とHD DVD光学系で光学設計、実装設計、ピックアップケースの設計が比較的容易であり、さらに、それぞれの光学系で最適な光学設計が可能となる。
(2)BD光学系とHD DVD光学系の組立調整を独立に行うことができるので、生産性の良い光ピックアップを実現できる。
(3)最もコストが高い青紫色レーザ光源を1個にしてBDとHD DVDの両方に対応できるため、光ピックアップのコスト上昇を抑えることが可能となる。
(4)対物レンズ駆動ユニットと光学系を厚み方向に寸法を増加させずに平面的に配置可能であるため、スリム型ドライブに搭載可能な薄型光ピックアップを実現できる。
(1) Optical design, mounting design, and pickup case design are relatively easy with the BD optical system and the HD DVD optical system, and an optimum optical design is possible with each optical system.
(2) Since the assembly adjustment of the BD optical system and the HD DVD optical system can be performed independently, an optical pickup with high productivity can be realized.
(3) Since the most expensive blue-violet laser light source can be used for both BD and HD DVD, it is possible to suppress the cost increase of the optical pickup.
(4) Since the objective lens driving unit and the optical system can be arranged planarly without increasing the dimension in the thickness direction, a thin optical pickup that can be mounted on a slim type drive can be realized.
本実施例では、立上げミラー112、3波長立上げミラー206が平板で形成されているが、これに限定されず、例えば図4(A)に示すように三角プリズム状の3波長立上げミラー401、立上げミラー402としても良い。あるいは、図4(B)に示すように、一体化したプリズム状の3波長対応立上げミラー403とし、2面の反射面404、405を設けるようにしても良い。
In this embodiment, the rising
本実施例では、光路変更光学素子109として、一体に形成し2面の内部反射面を持つ台形状のプリズムを用いている。そして、台形の下底側の面から光ビームを入射させ、台形状のプリズムの内部において、2つ反射面で反射させた後、下底側の面の入射光ビームの位置とは異なる位置から光ビームを出射させる。かかる台形状のプリズムに入射する光ビームと、台形状のプリズムから出射する光ビームは互いに平行で向きが180度異なっている。ここで、平行とは、理想的なものであり、プリズムの設計誤差などにより発生するズレをも含む概念である。
In this embodiment, as the optical path changing
この光路変更光学素子として、例えば、図5(A)に示すように分離した2個の三角プリズム502、504とし、内部反射面501、503を設けることも考えられる。あるいは、図5(B)に示すように2枚の平板状反射ミラー505、506を設けることも考えられる。しかし、いずれも2つの反射面が分離した構造になっているため、組立時に第1の対物レンズ113に入射するBD光の光軸ずれが発生しやすく、光軸調整精度が劣化してBD光の情報記録媒体記録面における光スポットの品質が低下してしまうという欠点がある。その点、図1に示した台形状のプリズムで形成される光路変更光学素子109を用いると、2つの反射面が一体で形成されかつ高い部品精度が期待できるので光軸調整がしやすく、かつ高い光軸調整精度が出せるため、BD光の情報記録媒体記録面における光スポットの品質を高くすることができる。また、光路変更光学素子109はガラスで形成されているのでBD光学系の光路長を短くすることができる。
As this optical path changing optical element, for example, two
光路偏光光学素子10は、図1に示した台形状のプリズム107に限らず、入射した光ビームが素子の内部で反射し、入射光ビームとは異なる位置から、入射光ビームに対して略180度反対方向に出射させる機能を有する光学素子であれば、どのような形状でも良い。例えば、互いに90度の角度を有する2つの反射面を有する直角プリズムを光路偏光光学素子として用いても良い。
The optical path polarizing
次に、図2、図3、図6を用いてDVD、CD光学系について説明する。図2は本発明をわかりやすく説明するため簡略化した図であり、(A)は上方から見た図を、(B)、(C)は側面から見た図を示す。図6は図2で記載しなかった箇所を追加したDVD、CD光学系および光ピックアップの詳細について、(A)は上方から見た図を、(B)、(C)は側面から見た図を示す。 Next, the DVD and CD optical systems will be described with reference to FIGS. 2A and 2B are simplified views for easy understanding of the present invention. FIG. 2A is a view seen from above, and FIGS. 2B and 2C are views seen from the side. 6A and 6B show the details of the DVD, CD optical system, and optical pickup added with parts not described in FIG. 2, (A) is a view from above, and (B) and (C) are views from the side. Indicates.
図2において、208は2波長マルチレーザを示しており、波長λ2=660nm帯の光ビームを出射する図示しないDVDレーザチップと、波長λ3=780nm帯の光ビームを出射する図示しないCDレーザチップが搭載されている。まず、DVD光学系について説明する。
In FIG. 2,
2波長マルチレーザ208のDVDレーザチップから大部分が±X方向の直線偏光(P偏光)の発散光ビームが出射される。この発散光ビームは、2波長1/2波長板606に入射すると、±X方向と直交する±Z方向の直線偏光(S偏光)に変換されて出射される。なお、2波長1/2波長板606は波長λ2=660nm帯のDVD光ビームと波長λ3=780nm帯のCD光ビームが入射したときに、両方の波長に対して1/2波長板として機能する素子である。2波長1/2波長板606から出射した発散光ビームは、2枚構成でそれぞれに波長選択性を持たせた素子であるDVD/CD回折格子607に入射する。
From the DVD laser chip of the two-
DVD/CD回折格子607に波長λ2=660nm帯のDVD光ビームが入射すると回折角度θ1で、波長λ3=780nm帯のCD光ビームが入射すると回折角度θ1とは異なる回折角度θ2で1本のメイン光ビームと2本のサブ光ビームに分岐される。DVD/CD回折格子607から出射した発散光ビームは第1の3波長プリズム209でほぼ全反射され、光路が204に変更される。第2の3波長プリズム203を透過し、第2のコリメートレンズ205により平行光ビームに変換される。第2のコリメートレンズ205を出射した平行光ビームは3波長液晶収差補正素子608に入射する。
When a DVD light beam having a wavelength λ2 = 660 nm band is incident on the DVD /
3波長液晶収差補正素子608は、既に説明したHD DVD光に比べて補正量は異なるがDVD、CD光に対しても情報記録媒体の半径方向と接線方向の2方向で発生するコマ収差を補正する機能を持つ。3波長液晶収差補正素子608を透過した平行光ビームは、3波長1/4波長板609によって円偏光に変換され、光路204の左方から右方へ進行し対物レンズ駆動ユニット114内を通過する。
The three-wavelength liquid crystal
図3(B)に示すように、対物レンズ駆動ユニット114のヨーク306には第2のコリメートレンズ205から出射した平行光ビームが図の+X方向、すなわち情報記録媒体の接線方向に通過可能な光ビーム通過空間308が設けられている。この光ビーム通過空間308内を通過した平行光ビームは3波長立上げミラー206により図の+Z方向に光路を曲げられ、第2の対物レンズ207に入射して集光され、情報記録媒体(DVD)の情報記録面のトラックに光スポットが照射される。
As shown in FIG. 3B, light that can pass through the parallel light beam emitted from the
第2の対物レンズ207において、DVDの場合、開口数は約0.65に設定されている。本実施例では、DVD光学系の光学倍率(第2のコリメートレンズ205の焦点距離/第2の対物レンズ207のDVD焦点距離)を約5〜6倍としている。情報記録面のトラックで反射した光ビームは第2の対物レンズ207を透過して平行光ビームとなり、3波長立上げミラー206で反射されて光ビーム通過空間307内を図の−X方向に通過する。
In the second
以後、図2および図6に戻り説明する。この平行光ビームは3波長1/4波長板609により±Y方向の直線偏光(P偏光)に変換され、3波長液晶収差補正素子608を透過し、第2のコリメートレンズ205を透過して収束光ビームとなり、第2の3波長プリズム203に入射する。この収束光ビームは第2の3波長プリズム203、第1の3波長プリズム209を透過し、検出レンズ610を透過してHD DVD/DVD/CD光検出器210に集光されて入射する。本実施例のDVD光学系では、DVD用光検出面を既に説明したHD DVD用光検出面と共用化している。そのため、サーボ信号の検出にはHD DVD光学系と同じ方式を使用できる。
Hereinafter, description will be made with reference back to FIGS. This parallel light beam is converted into ± Y-direction linearly polarized light (P-polarized light) by a three-wavelength quarter-
次にCD光学系について説明する。2波長マルチレーザ208のCDレーザチップから大部分が±X方向の直線偏光(P偏光)の波長λ3=780nm帯の発散光ビームが出射される。その後はDVDとほぼ同じ光路を進行し、第2の対物レンズ207に入射して集光され、情報記録媒体(CD)の情報記録面のトラックに光スポットが照射される。第2の対物レンズ207において、CDの場合、開口数は約0.51〜0.53に設定されている。本実施例では、CD光学系の光学倍率(第2のコリメートレンズ205の焦点距離/第2の対物レンズ207のCD焦点距離)はDVDとほぼ同じであり、約5〜6倍となる。
Next, the CD optical system will be described. A divergent light beam in the wavelength λ3 = 780 nm band, which is mostly linearly polarized light (P-polarized light) in the ± X direction, is emitted from the CD laser chip of the two-
情報記録面のトラックで反射した光ビームはDVDとほぼ同じ光路を進行し、検出レンズ610を透過してHD DVD/DVD/CD光検出器210に集光されて入射する。HD DVD/DVD/CD光検出器210には、前記3本の光ビームを受光するため、DVD用光検出面の側方(Y方向)に田状の光検出面を±Z方向(上下方向)に3つ並べて配置したCD用光検出面が設けられている。このようにしたのは、2波長マルチレーザ208のCDの発光点がDVDの発光点に対してX方向(横方向)に約110μm離れていることによる。なお、本実施例では図示していないが、レーザ光源の前方に向けて出射する光ビームを受光するためのフロントモニタ素子を設けている。フロントモニタ素子により出射光ビームの光量を検出し、その検出光量をレーザ光源の制御回路にフィードバックすることで情報記録媒体に照射される光ビームの光量を所望の値に制御する。
The light beam reflected by the track on the information recording surface travels almost the same optical path as that of the DVD, passes through the
本実施例では、第2のコリメートレンズ205をHD DVD光学系とDVD光学系の共通光路に配置し、HD補助レンズ202をHD DVD光学系のみの光路に配置した。つまり、第2のコリメートレンズ205によりDVD、CD光学系の光学倍率が決まり、第2のコリメートレンズ205とHD補助レンズ202によりHD DVD光学系の光学倍率が決まる。そのため、DVD、CD光学系とHD DVD光学系の両方の光学系で最適な光学倍率を設定できるという効果がある。また、HD DVD用光検出面とDVD用光検出面を共用しているので、HD DVD/DVD/CD光検出器の光検出面を簡素化できるという効果がある。
In this embodiment, the
以上、BD、HD DVD、DVD、CDの4種類の光学的情報記録媒体に対応した光ピックアップの実施例を説明してきたが、これに限定されることはない。 As described above, the embodiments of the optical pickup corresponding to the four types of optical information recording media of BD, HD DVD, DVD, and CD have been described, but the present invention is not limited to this.
例えば、図7に示すように、図6から偏光方向変換素子103、HD補助レンズ202、HD回折格子611を削除し、ピックアップケース101を共通化しながらBD、DVD、CDの3種類の光学的情報記録媒体に対応した光ピックアップに変更することが可能である。(A)は701を第2の3波長プリズム203と同じ材質のガラスブロックとして配置した場合を示しており、(B)は(A)の701を削除し、コリメートレンズ703を図6の第2のコリメートレンズ205から変更した場合を示している。この場合、DVD、CD光学系の光学倍率を図6から変更することが可能となり、光学設計の自由度を向上できるという効果がある。
For example, as shown in FIG. 7, the polarization
ここで、本実施例の形態をとらずに、第1の対物レンズ113と第2の対物レンズ207を情報記録媒体の半径方向に並べて配置した場合のBD、HD DVD、DVD、CD対応光ピックアップの問題点を説明する。この場合、第2の対物レンズ207と第1の対物レンズ113を情報記録媒体の半径方向(Y方向)に並べて配置することになるが、対物レンズ駆動ユニットを小型化するため2つの対物レンズの中心間隔をできるだけ小さく設定することが必要である。また、第1の対物レンズ113を第2の対物レンズ207よりも情報記録媒体の外周側に配置する(逆に、対物レンズ113を第2の対物レンズ207よりも情報記録媒体の内周側に配置しても良い)ため、第1の対物レンズ113を情報記録媒体の最外周位置にアクセス可能とするためには、ピックアップケースについて情報記録媒体の回転中心と第2の対物レンズ207の中心と第1の対物レンズ113の中心を結ぶ軸線方向の寸法を図1、図2、図6で示したピックアップケース101に比べて2つの対物レンズ中心間隔の分だけ小さくしなければならない。つまり、ピックアップケースの情報記録媒体半径方向の寸法を前記ピックアップケース101に比べて小さくしなければならない。そのため、以下に示すような問題点が発生する。
Here, the optical pickup for BD, HD DVD, DVD, and CD when the first
(1)BD光学系の光路と、HD DVD、DVD、CD光学系の光路をともに傾けなければ光学系を配置できない。そのため、光学設計、実装設計、ピックアップケースの設計が難しくなる。
(2)上記(1)により、光学系の組立調整が難しくなる。
(3)上記(1)により、偏光方向分離素子と3波長プリズムを特殊形状にしなければならず、光ピックアップのコストが上昇する。
(4)上記(1)により、球面収差補正用の可動BDコリメートレンズを斜めに配置せざるを得ないので、光ピックアップ全体が情報記録媒体の半径方向にシーク動作した際、慣性力により可動BDコリメートレンズの位置が光軸方向にずれやすくなり球面収差補正性能が低下する。
(1) The optical system cannot be arranged unless both the optical path of the BD optical system and the optical path of the HD DVD, DVD, and CD optical systems are tilted. For this reason, optical design, mounting design, and pickup case design become difficult.
(2) The above (1) makes it difficult to adjust the assembly of the optical system.
(3) Due to the above (1), the polarization direction separation element and the three-wavelength prism must be specially shaped, which increases the cost of the optical pickup.
(4) According to the above (1), the movable BD collimating lens for correcting spherical aberration has to be disposed obliquely. Therefore, when the entire optical pickup performs a seek operation in the radial direction of the information recording medium, the movable BD is moved by inertial force. The position of the collimating lens tends to shift in the optical axis direction, and the spherical aberration correction performance is degraded.
本実施例の光ピックアップでは構成上、上記問題点は発生しないので第1の対物レンズ113と第2の対物レンズ207を情報記録媒体の半径方向に並べて配置する場合に比べると優位な構成であると言える。
In the optical pickup of the present embodiment, the above problem does not occur due to the configuration, so that the configuration is superior to the case where the first
本発明の光ピックアップの実施例2について、図8、図9を用いて説明する。図8はBD光学系を示しており、(A)は上方から見た図を、(B)、(C)は側面から見た図を示す。BD光学系については実施例1と同じであるため、ここでは説明を省略する。 A second embodiment of the optical pickup of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 8 shows a BD optical system, where (A) shows a view from above, and (B) and (C) show views from the side. Since the BD optical system is the same as that of the first embodiment, the description thereof is omitted here.
次に、図9を用いてHD DVD、DVD、CD光学系について説明する。(A)は上方から見た図を、(B)、(C)は側面から見た図を示す。実施例1と異なる点は、DVD、CD光学系に第1のホログラムユニットであるDVDホログラムユニット905、第2のホログラムユニットであるCDホログラムユニット907を用いたこと、それに伴いHD DVD光学系を一部変更したことである。
Next, the HD DVD, DVD, and CD optical system will be described with reference to FIG. (A) shows the figure seen from the top, (B), (C) shows the figure seen from the side. The difference from the first embodiment is that the
まず、HD DVD光学系について説明する。第1のレーザ光源である青紫色レーザ光源102から波長λ1=405nm帯で偏光方向が大部分±Y方向の直線偏光(P偏光)の発散光ビームが出射し、偏光方向変換素子103に入射する。本実施例のHD DVD光学系では偏光方向変換素子103に所定の制御電圧を印加し、偏光方向変換素子103に入射した発散光ビームの直線偏光方向を±Y方向と直交する±Z方向(S偏光)に変換して偏光方向変換素子103から出射させる。この出射発散光ビームは偏光方向分離素子104に入射するが、直線偏光方向が±Z方向(S偏光)になっているので、ほぼ全反射して光路が201に変更される。
First, the HD DVD optical system will be described. A divergent light beam of linearly polarized light (P-polarized light) whose polarization direction is mostly ± Y direction in the wavelength λ1 = 405 nm band is emitted from the blue-violet
次にHD補助レンズ901を透過して発散状態が変更され(平行光に近づく)、HD多分割偏光性格子909に入射する。このHD多分割偏光性格子909は±Z方向の直線偏光(S偏光)の光ビームを回折することなく透過させ、±Y方向(P偏光)の光ビームを回折させ複数の光ビームに分岐する機能を持つ。前記発散光ビームは±Z方向の直線偏光(S偏光)であるため、回折することなくHD多分割偏光性格子909を透過する。その後、第3の3波長プリズム902でほぼ全反射され、第4のコリメートレンズ903を透過して平行光ビームに変換される。
Next, the light is transmitted through the HD
本実施例では、第3の3波長プリズム902は、波長λ1=405nm帯の光ビームを偏光方向に関係なくほぼ全反射させ、波長λ2=660nm帯の光ビーム、波長λ3=780nm帯の光ビームを偏光方向に関係なくほぼ全透過させる機能を持つ。また、本実施例では、HD DVD光学系の光学倍率(合成焦点距離/第2の対物レンズ207のHD DVD焦点距離)を約7倍としている。
In the present embodiment, the third three-
第4のコリメートレンズ903から出射した平行光ビームは、3波長液晶収差補正素子608に入射し、3波長1/4波長板609によって円偏光に変換され、対物レンズ駆動ユニット114内を通過する。実施例1と同様に、光ビーム通過空間308内を通過した平行光ビーム307は3波長立上げミラー206により図の+Z方向に光路を曲げられ、第2の対物レンズ207に入射して集光され、情報記録媒体(HD DVD)の情報記録面のトラックに光スポットが照射される。
The parallel light beam emitted from the
情報記録面のトラックで反射した光ビームは実施例1と同様に、第2の対物レンズ207を透過して平行光ビームとなり、3波長立上げミラー206で反射されて光ビーム通過空間307内を図の−X方向に通過する。この平行光ビームは3波長1/4波長板609により±Y方向の直線偏光(P偏光)に変換され、3波長液晶収差補正素子608を透過し、第4のコリメートレンズ903を透過して収束光ビームとなり、第3の3波長プリズム902に入射する。この収束光ビームは第3の3波長プリズム902によりほぼ全反射され、HD多分割偏光性格子909に入射する。この収束光ビームは±Y方向の直線偏光(P偏光)なので、HD多分割偏光性格子909の格子面で±1次光に回折され、複数の光ビームに分岐される。なお、+1次光と−1次光の分光比は必要に応じて任意に設定される。
The light beam reflected by the track on the information recording surface passes through the second
さらにHD補助レンズ901、偏光方向分離素子104をほぼ全透過し、BD用光検出器117に入射する。つまり、光検出器をBD光学系と共用化している。HD偏光性格子909は、分割形状は実施例1で説明した偏光性格子601と同じであるが、格子面での入射光ビーム径がBD光学系とは異なるため寸法は異なっている。また、BD用の複数の光検出面と同じ位置に複数の光ビームが入射するようHD多分割偏光性格子909の格子ピッチ、格子角度が設定されている。光検出器をBD光学系と共用しているので、サーボ信号の検出方式はBD光学系と同じである。
Further, the light passes through the HD
本実施例のHD DVD光学系は1ビーム方式であり、図示しない情報記録媒体(HD DVD)の回転中心と第2の対物レンズ207の中心を結ぶ軸線は、図9のY方向に対して平行であり傾きを持たない。そのため、情報記録媒体の最内周(+Y方向)と最外周(−Y方向)で情報記録媒体上の情報記録面の光スポットと、トラックの接線方向のなす角度は同じである。従ってBD光学系とは異なり、HD多分割偏光性格子909の格子面を光軸回りに回転させる必要はない。
The HD DVD optical system of this embodiment is a one-beam system, and the axis connecting the rotation center of an information recording medium (HD DVD) (not shown) and the center of the second
次にDVD光学系について説明する。905は第1のホログラムユニットであるDVDホログラムユニットを示しており、図示しないレーザ発光部から波長λ2=660nm帯の直線偏光の発散光ビーム(P偏光)が出射され、ダイクロプリズム906の反射面でほぼ全反射する。本実施例のダイクロプリズム906は波長λ2=660nm帯のDVD光を偏光方向に関係なくほぼ全反射させ、波長λ3=780nm帯のCD光を偏光方向に関係なくほぼ全透過させる機能を持つ。その後、第3の3波長プリズム902をほぼ全透過し、第4のコリメートレンズ903を透過して平行光ビームに変換される。なお、本実施例ではDVD光学系の光学倍率を約5〜6倍に設定している。
Next, the DVD optical system will be described.
その後、平行光ビームは3波長液晶収差補正素子608に入射し、3波長1/4波長板609によって円偏光に変換され、対物レンズ駆動ユニット114内を通過する。実施例1と同様に、光ビーム通過空間308内を通過した平行光ビームは3波長立上げミラー206により+Z方向に光路を曲げられ、第2の対物レンズ207に入射して集光され、情報記録媒体(DVD)の情報記録面のトラックに光スポットが照射される。
Thereafter, the parallel light beam enters the three-wavelength liquid crystal
情報記録面のトラックで反射した光ビームは実施例1と同様に、第2の対物レンズ207を透過して平行光ビームとなり、3波長立上げミラー206で反射されて光ビーム通過空間307内を−X方向に通過する。この平行光ビームは3波長1/4波長板609によりS偏光に変換され、3波長液晶収差補正素子608を透過し、第4のコリメートレンズ903を透過して収束光ビームとなり、第3の3波長プリズム902を透過する。その後、ダイクロプリズム906の反射面でほぼ全反射され、第1のホログラムユニット905であるDVDホログラムユニットの図示しない光検出部に入射する。
The light beam reflected by the track on the information recording surface passes through the second
次にCD光学系について説明する。907は第2のホログラムユニットであるCDホログラムユニットを示しており、図示しないレーザ発光部から波長λ3=780nm帯の直線偏光の発散光ビーム(P偏光)が出射され、CD補助レンズ908、ダイクロプリズム906を透過する。その後、第3の3波長プリズム902を透過し、第4のコリメートレンズ903を透過して平行光ビームに変換される。本実施例では、CD補助レンズ908と第4のコリメートレンズ903によりCD光学系の光学倍率を約4倍に設定している。その後、3波長液晶収差補正素子608に入射し、3波長対応の1/4波長板609によって円偏光に変換され、対物レンズ駆動ユニット114内を通過する。
Next, the CD optical system will be described.
実施例1と同様に、光ビーム通過空間308内を通過した平行光ビームは3波長立上げミラー206により+Z方向に光路を曲げられ、第2の対物レンズ207に入射して集光され、情報記録媒体(CD)の情報記録面のトラックに光スポットが照射される。情報記録面のトラックで反射した光ビームは実施例1と同様に、第2の対物レンズ207を透過して平行光ビームとなり、3波長立上げミラー206で反射されて光ビーム通過空間307内を−X方向に通過する。この平行光ビームは3波長1/4波長板609によりS偏光に変換され、3波長液晶収差補正素子608を透過し、第4のコリメートレンズ903を透過して収束光ビームとなり、第3の3波長プリズム902を透過する。その後、ダイクロプリズム906、CD補助レンズ908を透過し第2のホログラムユニット907であるCDホログラムユニットの図示しない光検出部に入射する。なお、ホログラムユニットは公知の技術であるため、ここでは説明を省略する。
Similar to the first embodiment, the parallel light beam that has passed through the light
本実施例では、DVDホログラムユニットとCDホログラムユニットを使用し、第4のコリメートレンズ903をDVD光学系とCD光学系の共通光路に配置し、CD補助レンズ908をCD光学系のみの光路に配置した。つまり、第4のコリメートレンズ205によりDVD光学系の光学倍率が決まり、第4のコリメートレンズ903とCD補助レンズ908によりCD光学系の光学倍率が決まる。本実施例ではDVD光学系の光学倍率を約5〜6倍、CD光学系の光学倍率を約4倍というDVD、CD各光学系でより最適な光学倍率を設定でき、特にCD光学系の光利用効率を大きく向上できるという効果がある。
In this embodiment, a DVD hologram unit and a CD hologram unit are used, the
また、第2の対物レンズ207、すなわちHD DVD、DVD、CD互換対物レンズは3媒体の互換をとるため入射面に回折溝が設けられているが、DVD、CDの入射光を平行状態から弱発散あるいは弱収束状態に設計変更することによりDVD、CDでの効率が向上するという設計が可能である。本実施例ではDVD光学系とCD光学系が別々であるため、上記設計変更を利用でき、DVD光学系、CD光学系の光利用効率をさらに向上できるという効果がある。さらに、DVDホログラムユニットとCDホログラムユニットを用いたことにより、情報記録媒体の回転中心と第2の対物レンズ207の中心を結ぶ軸線に対し一方の側にDVD光学系とCD光学系と青紫色レーザ光源をまとめて配置でき、光学系が大型化、複雑化することを防ぐことができる。
In addition, the second
これまではBD、HD DVD、DVD、CDの4種類の光学的情報記録媒体に対応した光ピックアップの実施例について説明してきたが、本実施例では上記光ピックアップを搭載した光学的情報記録再生装置の実施例について、図10を用いて説明する。 So far, an embodiment of an optical pickup corresponding to four types of optical information recording media of BD, HD DVD, DVD, and CD has been described. In this embodiment, an optical information recording / reproducing apparatus equipped with the above optical pickup is described. This embodiment will be described with reference to FIG.
図10は情報の記録および再生を行う情報記録再生装置1001の概略ブロック図を示している。1002は本発明の光ピックアップを示しており、この光ピックアップ1002から検出された信号は信号処理回路内のサーボ信号生成回路1003および情報信号再生回路1004に送られる。
FIG. 10 shows a schematic block diagram of an information recording / reproducing
サーボ信号生成回路1003では、光ピックアップ1002より検出された信号から光ディスク1005に適したフォーカス制御信号、トラッキング制御信号、球面収差検出信号が生成され、これらをもとに対物駆動ユニット回路1006を経て光ピックアップ1002内の(図示しない)対物レンズアクチュエータを駆動し、対物レンズ1007の位置制御を行う。また、上記サーボ信号生成回路1003では上記光ピックアップ1002より球面収差検出信号が生成され、この信号をもとに球面収差補正駆動回路1008を経て光ピックアップ1002内の(図示しない)球面収差補正光学系の補正レンズを駆動する。
The servo
また、情報信号再生回路1004では光ピックアップ1002から検出された信号から光ディスク媒体1005に記録された情報信号が再生され、その情報信号は情報信号出力端子1009へ出力される。なお、サーボ信号生成回路1003および、情報信号再生回路1004で得られた信号の一部はシステム制御回路1010に送られる。
The information
システム制御回路1010からはレーザ駆動用信号が送られ、レーザ光源点灯回路1011を駆動させて(図示しない)フロントモニタを用いて発光量の制御を行い、光ピックアップ1002を介して、光ディスク媒体1005に信号を記録する。また、偏光方向変換素子駆動回路1019を駆動させて、光ピックアップ1002内の(図示しない)偏光方向変換素子に所定電圧を印加あるいは印加しない制御を行う。なお、このシステム制御回路1010にはアクセス制御回路1012とスピンドルモータ駆動回路1013が接続されており、それぞれ、光ピックアップ1002のアクセス方向位置制御や光ディスク1005のスピンドルモータ1014の回転制御が行われる。なお、上記情報記録再生装置1001をユーザが制御する場合、ユーザ入力処理回路1015にユーザが指示することによって制御を行う。その際、情報記録再生装置の処理状態等の表示は表示処理回路1016によって行われる。
A laser drive signal is sent from the
102 青紫色レーザ光源
103 偏光方向変換素子
104 偏光方向分離素子
107 光路変更光学素子
113 第1の対物レンズ
114 対物レンズ駆動ユニット
117 BD用光検出器
203 第2の3波長プリズム
205 第2のコリメートレンズ
207 第2の対物レンズ
208 2波長マルチレーザ
209 第1の3波長プリズム
210 HD DVD/DVD/CD光検出器
308 ヨーク306に設けた光ビーム通過空間
310 基板304に設けた光ビーム通過空間
311 サスペンションホルダ302に設けた光ビーム通過空間
312 ヨーク306に設けた光ビーム通過空間
905 第1のホログラムユニットであるDVDホログラムユニット
907 第2のホログラムユニットであるCDホログラムユニット
1019 偏光方向変換素子駆動回路
102 Blue-violet
Claims (8)
前記光ビームの偏光方向を変換する偏光方向変換素子と、
前記偏光方向変換素子から出射した光ビームの偏光を分離する偏光分離光学素子と、
前記偏光分離光学素子を透過した光ビームを前記情報記録媒体の情報記録面に集光させる第1の対物レンズと、
前記偏光分離光学素子を反射した光ビームを反射させるプリズムと、
前記プリズムから出射した光ビームを前記情報記録媒体の情報記録面に集光させる第2の対物レンズと、
前記第1の対物レンズと前記第2の対物レンズを前記情報記録媒体の接線方向に並ぶように保持し、前記第1の対物レンズと前記第2の対物レンズを所定の方向に駆動させるための対物レンズ駆動ユニットと、
2つの内部反射面を有し、前記2つの内部反射面が互いに略90度の角度をなすように設けられた光路変更光学素子とを備え、
前記偏光分離光学素子を透過し前記光路変更光学素子により光路を変更された第1の光ビームと、前記偏光分離光学素子を反射し前記プリズムで反射した第2の光ビームとを、前記情報記録媒体の接線方向に関して互いに異なる方向から通過させることが可能な空間が前記対物レンズ駆動ユニットに形成されている光ピックアップ。 A laser light source that emits a linearly polarized light beam;
A polarization direction conversion element that converts the polarization direction of the light beam;
A polarization separation optical element that separates the polarization of the light beam emitted from the polarization direction conversion element;
A first objective lens for condensing the light beam transmitted through the polarization separation optical element on the information recording surface of the information recording medium;
A prism for reflecting the light beam reflected by the polarization separation optical element;
A second objective lens that focuses the light beam emitted from the prism on the information recording surface of the information recording medium;
The first objective lens and the second objective lens are held so as to be aligned in a tangential direction of the information recording medium, and the first objective lens and the second objective lens are driven in a predetermined direction. An objective lens drive unit;
An optical path changing optical element having two internal reflection surfaces, the two internal reflection surfaces provided so as to form an angle of approximately 90 degrees with each other,
A first light beam that is transmitted through the polarization separation optical element and whose optical path is changed by the optical path changing optical element, and a second light beam that is reflected from the polarization separation optical element and reflected by the prism are recorded in the information recording medium. An optical pickup in which the objective lens drive unit has a space that allows passage from different directions with respect to the tangential direction of the medium.
直線偏光の光ビームを出射するレーザ光源と、前記光ビームの偏光方向を変換する前記偏光方向変換素子とを有する光ピックアップと、
前記光ピックアップに搭載されたレーザ光源を駆動するレーザ駆動回路と、
前記前記光ピックアップに搭載された偏光方向変換素子を駆動する偏光方向変換素子駆動回路とを備え、
前記光ピックアップは、更に、
前記偏光方向変換素子から出射した光ビームの偏光を分離する偏光分離光学素子と、
前記偏光分離光学素子を透過した光ビームを前記情報記録媒体の情報記録面に集光させる第1の対物レンズと、
前記偏光分離光学素子を反射した光ビームを反射させるプリズムと、
前記プリズムから出射した光ビームを前記情報記録媒体の情報記録面に集光させる第2の対物レンズと、
前記第1の対物レンズと前記第2の対物レンズを前記情報記録媒体の接線方向に並ぶように保持し、前記第1の対物レンズと前記第2の対物レンズを所定の方向に駆動させるための対物レンズ駆動ユニットと、
2つの内部反射面を有し、前記2つの内部反射面が互いに略90度の角度をなすように設けられた光路変更光学素子とを備え、
前記偏光分離光学素子を透過し前記光路変更光学素子により光路を変更された第1の光ビームと、前記偏光分離光学素子を反射し前記プリズムで反射した第2の光ビームとを、前記情報記録媒体の接線方向に関して互いに異なる方向から通過させることが可能な空間が前記対物レンズ駆動ユニットに形成されている光学的情報記録再生装置。 An optical information recording / reproducing apparatus for recording or reproducing information,
An optical pickup having a laser light source that emits a linearly polarized light beam, and the polarization direction conversion element that converts a polarization direction of the light beam;
A laser driving circuit for driving a laser light source mounted on the optical pickup;
A polarization direction conversion element driving circuit for driving a polarization direction conversion element mounted on the optical pickup,
The optical pickup further comprises:
A polarization separation optical element that separates the polarization of the light beam emitted from the polarization direction conversion element;
A first objective lens that focuses the light beam transmitted through the polarization separation optical element on an information recording surface of the information recording medium;
A prism for reflecting the light beam reflected by the polarization separation optical element;
A second objective lens that focuses the light beam emitted from the prism on the information recording surface of the information recording medium;
Holding the first objective lens and the second objective lens so as to be aligned in a tangential direction of the information recording medium, and driving the first objective lens and the second objective lens in a predetermined direction An objective lens drive unit;
An optical path changing optical element having two internal reflection surfaces, the two internal reflection surfaces provided so as to form an angle of approximately 90 degrees with each other,
A first light beam that is transmitted through the polarization separation optical element and whose optical path is changed by the optical path changing optical element, and a second light beam that is reflected from the polarization separation optical element and reflected by the prism are recorded in the information recording medium. An optical information recording / reproducing apparatus in which a space capable of passing from different directions with respect to a tangential direction of a medium is formed in the objective lens driving unit.
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